碳化钙-氯仿体系制备纳米碳球及其结构表征

以电石和氯仿为碳源和反应物,二茂铁为催化剂,置于100 ml的不锈钢高压釜中在350℃进行化学反应并保温3 h,制备了50～150 nm的无定形结构毛绒形貌碳球.采用X射线显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和激光拉曼光谱仪等手段分析碳球的物相、形貌和结构,并初步讨论了纳米碳球的生长机理.     

不同反应物量对纳米碳球结构的影响

以碳化钙和三氯甲烷为反应物,采用溶剂热法,研究在100 ml高压釜中反应物的量对制备纳米碳球显微结构的影响.用x射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜和BET比表面积对纳米碳球的形貌和结构进行表征.结果表明,纳米碳球的尺寸分布在40～200nm之间,随反应物量增加,纳米碳球晶化程度提高,碳球直径减小,碳球表面无定形碳膜的...     

硝酸改性碳微球的制备及电化学性能

为了提高碳电极材料的比容量,将悬浮聚合法合成的聚苯乙烯微球经高温碳化后,再通过浓HNO₃液相处理制备改性碳微球电极材料.通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N₂ 吸附解吸仪和傅里叶红外光谱表征所合成碳微球和改性碳微球的形貌和微观结构,以及循环伏安法和恒流充放电法测试改性碳微球电极材料的电化学性能,结果表明:在0.625 A/g的电流密度下改性后碳微球比容量达到246 F/g,且在12.5 A/g的大电流密度下仍然具有比未改性碳微球明显高的比容量.     

微米级碳微球载体的制备

以蔗糖为碳源采用一步水热法制备碳微球,研究了合成温度、时间对碳微球粒径、分散性、产率的影响.利用X射线衍射和扫描电子显微镜等表征手段对制备的碳微球的结构、粒径和形貌进行了表征,并进一步研究了其形成机理.结果表明:温度在低于140℃时并未生成碳微球,碳微球的合成温度必须大于160℃,升高反应温度和延长反应时间均有利于碳微球产率的提高,但过高的温度和过长的反应时间会加剧碳微球的团聚现象.     

酚醛树脂基中空碳球的制备

以磺化聚苯乙烯为模板,酚醛树脂为前驱体,利用模板法制备了球壳厚度为50～85nm的中空碳球。采用红外光谱（FT IR）表征聚苯乙烯的磺化程度,并借助扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究中空碳球的中空结构。结果表明,随着磺化时间的增加,中空碳球的直径和球壳厚度都有增加的趋势;当磺化时间小于2?h,形成的球壳较薄,在碳化过程中容易发生塌缩。酚醛树脂的加入量也影响中空碳球的直径与球壳厚度。当酚醛树脂加入量较少时,球壳容易发生破裂。     

孔径对空心玻璃微球力学性能的影响

为实现大分子气体的充入,对空心玻璃微球(HGM)开孔使分子半径较大的Ar气从微孔进入球内,再对微孔进行封胶处理。空心玻璃微球表面的微孔将导致其力学性能(耐压强度)发生改变。运用扫描电子显微镜观察微孔周边形貌并对封胶后的HGM进行了耐压强度测试。结果表明:开孔后,空心玻璃微球孔口处完好,未出现微裂纹,随着孔径的改变,其耐压强度有所差异,当孔径为15μm时,空心玻璃微球的耐压强度降低量最小,其减少值为11.9%;利用有限元分析法对不同孔径的HGM在外压下所受应力进行模拟,模拟结果表明微球的加工孔径越小,其所受应力越小,与实验结果相吻合。     

以AAO模板为基底可控合成一维碳纳米材料

将不负载任何活性组分的阳极氧化铝模板分别放入两段炉中,700℃下催化裂解乙炔可控合成一维碳纳米材料,反应气氛分别为氩气和氢气;产物通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜进行了表征.结果表明:当反应气氛为氩气时,第一段炉中模板表面为相互缠绕的蠕虫状的碳纳米管,其直径在100nm左右,模板孔内为开口的碳纳米管,其直径约为50nm左右;第二段炉中模板表面沉积了密集的碳纳米棒,其形貌规整,棒体很直,散落在模板表面,粗的直径约200nm,细的约100nm,长度短的不到1μm,长的约2.5μm;当反应气氛为氢气时,模板表面沉积了规整的直立碳纳米棒,其长度长的约1μm,短的约为100nm,粒径约为50nm.所合成的碳纳米棒为实心的断断续续的石墨片层组成的波纹状结构.     

碳载体对PtRu/C催化剂性能的影响研究

本文采用水热方法合成不同粒径和形貌的碳球,并将其作为载体,采用化学镀的方法制备PtRu/C催化剂;应用XRD、SEM和TEM对碳球及催化剂的结构和形貌进行表征。采用电化学方法测试不同形貌碳球的比表面积以及碳球担载催化剂的催化活性,结果表明,水热反应条件对碳球的粒径及形貌影响显著,三种碳球担载催化剂的活性按照以下顺序衰减：多孔的粒径约为100nm的碳球担载PtRu催化剂优于连体碳球优于直径约500nm的单分散碳球担载催化剂。TEM分析结果表明,在碳球表面化学镀的PtRu纳米颗粒均匀分散在碳载体表面,其平均粒径约为3nm。电化学测试表明粒径为100nm的多孔碳球的电化学比表面积较大,以这种碳球为载体的PtRu/C催化剂对甲醇氧化的催化性能较高。     

水热合成单分散碳球的制备与表征

以葡萄糖为原料水热法合成粒径均一单分散碳球,研究反应时间、反应温度、葡萄糖浓度、pH值、甲醛用量对碳球形貌及粒径的影响,采用SEM、FTIR、XRD对碳球的形貌和结构进行表征。结果表明,单分散碳球的最佳制备工艺为:反应温度160℃、反应时间6h、葡萄糖浓度0.25mol/L、体系pH值为8、甲醛用量2g;所制碳微球粒径约为350nm,分散系数为0.011,产率约为20%;制备出的碳球表面含有—OH、—CO、COOH官能团,碳球中含有无定形炭。     

水热法制备碳纳米球修饰天然石墨材料CNS@NG

为改善石墨作为电极材料的性能,以葡萄糖和球形天然石墨为原料,采用水热法合成了碳纳米球修饰天然石墨材料CNS@NG。应用X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱对样品的微观结构、形貌和组成进行表征。结果表明,由葡萄糖水热及碳化处理后形成的碳纳米球均匀地分布在球形天然石墨表面,所制备的合成材料样品较好地保持了天然石墨的晶体结构,表现出碳与石墨复合材料的拉曼特征,具有较好的稳定性。